3.9.3 系统动力学结构分析及模型建立
3.9.3.1 系统结构分析
在系统动力学观点中，系统结构有两方面的含义：①系统组成部分的子结构及其相互间的关系；②系统内部的反馈回路结构及其相互作用。
一阶反馈回路是系统动力学中系统的基本结构，分为正反馈系统和负反馈系统，复杂系统则是由这些相互作用的反馈回路组成的。系统动力学所研究的系统，其结构是建立在反馈的因果关系上的，从系统动力学的观点来看，一个系统包含物质、信息、运动3部分，系统内部的动态结构与反馈机制主要决定其行为模式与特性；而对系统的有效控制，关键在于认识并利用其内部要素间的信息反馈机制，建立系统动力学模型进行研究。因此，对系统进行结构分析是十分重要的。
对系统进行结构分析，处理系统信息和分析系统的反馈机制是主要任务，其具体步骤如下。
（1）分析系统总体的反馈机制及局部的反馈机制。
（2）对系统的层次与子块进行划分。
（3）分析系统的变量及变量间的关系，定义变量（包括常数），取定变量的种类以及主要变量。
（4）取定回路及回路间的反馈耦合关系，初步确定系统的主回路及它们的性质，分析主回路随时间转移的可能性。
3.9.3.2 模型建立
系统动力学构建模型的目的在于研究系统的问题，加深对系统内部反馈结构与其动态行为关系的研究与认识，并进行改善系统行为的研究。
系统动力学拥有规范的、定量的、用计算机语言书写的模型。该模型本质上是真实系统的简化和代表。一个系统动力学模型就是一个实验工具，它可以重复做系统的实验，检验假设或改变经营管理的策略。运用模型的目的在于研究系统中存在的问题，以解决或缩小系统内存在的矛盾与问题。与非规范的模型相比，规范模型有两个优点：首先它更加清晰，更便于人们沟通思想；其次它易于处理复杂的问题。
建模首先要明确待研究的问题，确定重要变量与参考模式，在此基础上研究系统与其组成部分之间的关系以及这些变量与有关量之间的关系，进而找出因果与相互关系链和回路，然后将它们重新联结一起形成回路。
系统动力学中，常用4种图形表示反馈回路：系统结构框图、因果与相互关系图、流图、速率—状态变量关系图。目前混合图已经普遍成为描述系统结构的一种方法。混合图就是在因果关系图中，把状态和速率变量按照流图中的符号表示出来，混合图全部用实线表示。混合图法既把重要的状态与速率变量清晰地表示出来，又保持了因果相互关系回路图的简洁性，便于建立计算机模拟的方程式。
应用流图建立方程是系统动力学建模的重要步骤之一。建立方程是将模型结构“翻译”成数学方程式的过程，把非正规的、概念的构思转换成正式的定量的数学表达式，即规范模型。建立方程的目的在于使模型能用计算机模拟（或得到解析解），以研究模型假设中隐含的动力学特性，并确定解决问题的方法与对策。
建立模型包括构思模型结构与建立模型方程两方面内容，应遵循以下基本原则。
1.构思模型结构原则
（1）系统能比较完整地用状态变量加以描述。
（2）模型中每一反馈回路至少应包含一个状态变量，不允许出现产生同时辅助方程及不同速率直接连接的回路；原则上，在模型中速率取决于状态变量与模型中的常数。
（3）物质守恒原则。
（4）信息非守恒流。
（5）状态变量仅仅受其速率控制。
（6）唯有信息链能连接不同类型的物流守恒系统或子块。
2.建立模型的原则
（1）关于量纲。①每一方程的左右两边的量纲必须一致；②不能仅仅从量纲的含义来判别系统中的状态变量与速率；③在同一物质系统（或子系统）中的状态变量组应具有相同的量纲。
（2）关于参数。与变量相同，模型中每一参数应该是有意义的或是在真实系统中能找出对应物，不能为了凑出量纲而生造出毫无实际意义的比例系数与换算系数。
（3）关于变化率（速率）。①速率方程即使在极端（或甚至在实际系统中不可能出现）的条件下，应仍然是有意义的；②区别期望情况与实际情况；③区别实际情况和被人们已察觉到的情况；④描述决策与行动的速率应基于可能得到的信息。